KR20170138857A - 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법 및 중계 노드 배치 위치 결정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법 및 중계 노드 배치 위치 결정 방법에 관한 것으로, 배치된 위치에서 표적을 탐지하는 센서 노드 및 상기 센서 노드로부터 탐지 정보를 전달받아, 수신 대상으로 전달하는 중계 노드를 포함하는 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법 및 중계 노드 배치 위치 결정 방법에 관한 것이다.
Description
본 명세서는 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법 및 중계 노드 배치 위치 결정 방법에 관한 것이다.
무선 센서 네트워크 시스템은 군에 무인 지상 감시 수단으로 활용되고 있다. 무인 지상 감시 수단의 네트워크 시스템은 센서 노드, 중계 노드 및 단말 등을 포함하는데, 센서 노드는 배치된 위치에서 침입하는 표적을 탐지하는 센서 노드이고, 중계 노드는 센서 노드의 신호를 단말 또는 중앙 통제소의 장치로 전송하는 기능을 한다.
감시지역에 센서 노드를 배치하는 부대는 주어진 수량의 센서로 효율적인 적 침투 탐지 임무를 수행하기 위해서는 센서 노드와 중계 노드의 배치위치를 결정해야 한다. 센서 노드는 센서에 영향을 주는 요소를 파악하고 이를 고려한 배치방법이 필요하다. 또한, 중계 노드는 센서 노드와의 무선통신 가능성과 중계 노드와의 무선통신 가능성을 고려한 배치방법이 필요하다. 따라서, 노드의 배치위치를 결정하기 위해서는 침입하는 표적의 탐지영역을 파악하기 위한 센서 커버리지 분석과 노드 간 무선통신 가능성을 파악하기 위한 연결성 분석이 필요하다. 센서 노드와 센서 노드, 센서 노드와 중계 노드 간 통신 환경 구간은 무선통신으로 정보를 주고 받는다. 전장환경에서의 무선통신은 지형, 기상, 수목 등의 영향을 받기 때문에, 이러한 요소를 고려한 무선통신 가능성을 분석할 수 있어야 하고, 분석한 결과를 이용해서 노드 위치를 결정할 수 있어야 한다.
그러나, 종래에는 무선통신에 영향을 주는 외부 환경적 요소를 고려하여 통신 환경의 연결성을 분석하거나, 분석 결과를 활용하여 노드를 배치하는 기술이 부재하였다. 노드 간의 통신 환경 상에 존재하는 지형, 기상, 수목 등 전파 신호에 상쇄 영향을 주는 요인을 고려하여 연결성을 분석하지 않았으며, 노드 배치 시에도 단순히 노드의 배치 위치에 따른 통신/탐지 가능 범위(커버리지)의 우선순위만을 고려하여 배치 위치를 결정하게 되었다. 이로 인해 종래의 기술로는 효율적이고 정확한 네트워크 구축이 어려운 한계가 있었으며, 또한 통신 연결성에 최적화된 노드 배치가 이루어지기 어려운 한계가 있었다.
따라서, 본 명세서는 종래기술을 개선하는 것을 과제로 하여, 무선통신에 영향을 주는 외부 환경적 요소를 고려하여 통신 환경의 연결성을 분석할 수 있는 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법 및 중계 노드 배치 위치 결정 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 명세서는 무선통신에 영향을 주는 외부 환경적 요소를 고려하여 통신 환경의 연결성을 분석하고, 분석 결과를 활용하여 중계 노드의 위치를 결정할 수 있는 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법 및 중계 노드 배치 위치 결정 방법을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법 및 중계 노드 배치 위치 결정 방법은, 배치된 위치에서 표적을 탐지하는 센서 노드 및 상기 센서 노드로부터 탐지 정보를 전달받아, 수신 대상으로 전달하는 중계 노드를 포함하는 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법 및 중계 노드 배치 위치 결정 방법이다.
상기 연결성 분석 방법은, 상기 센서 노드와 상기 중계 노드 간의 통신 환경을 모델링하는 단계 및 모델링된 결과를 분석하여 상기 센서 노드와 상기 중계 노드 간의 통신 연결성을 분석하는 단계를 포함하되, 상기 통신 환경을 모델링하는 단계는, 상기 센서 노드와 상기 중계 노드가 연결된 환경 상에서, 상기 센서 노드와 상기 중계 노드 간에 송수신되는 신호에 영향을 주는 감쇄 요인을 하나 이상 반영하여 모델링한다.
일 실시 예에서, 상기 감쇄 요인은, 자유 공간 상의 감쇄, 강우에 의한 감쇄, 수목차폐에 의한 감쇄 및 회절 감쇄 중 어느 하나일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 자유 공간 상의 감쇄는, 통신 주파수 및 통신 거리에 따른 감쇄이고, 상기 강우에 의한 감쇄는, 강수량에 따른 감쇄이고, 상기 수목차폐에 의한 감쇄는, 수목 지형 및 통신 경로 거리에 따른 감쇄이고, 상기 회절 감쇄는, 장애물 및 지형에 따른 감쇄일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 통신 환경을 모델링하는 단계는, 상기 감쇄 요인에 따른 파라미터를 계산하고, 계산된 파라미터를 근거로 상기 통신 환경을 모델링할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 통신 환경을 모델링하는 단계는, 상기 센서 노드 및 상기 중계 노드 간의 거리를 판단하는 단계, 상기 통신 환경 상의 가시선(Line Of Sight) 여부를 판단하는 단계, 상기 통신 환경 상의 강우 여부를 판단하는 단계 및 상기 통신 환경 상의 수목차폐 여부를 판단하는 단계를 포함하되, 상기 판단하는 단계 각각은, 판단 결과에 따라 상기 감쇄 요인을 모델링에 반영할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 통신 연결성을 분석하는 단계는, 상기 모델링된 결과를 근거로 상기 통신 환경의 감쇄량을 산출하는 단계, 산출된 감쇄량을 근거로 상기 통신 환경의 수신 감도를 산출하는 단계 및 산출된 수신 감도를 기설정된 기준과 비교하여, 상기 통신 환경의 통신 연결성을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 중계 노드 배치 위치 결정 방법은, 상기 센서 노드와 상기 중계 노드 간의 통신 연결성을 분석하는 단계 및 분석된 결과를 근거로 상기 중계 노드의 배치 위치를 결정하는 단계를 포함하되, 상기 통신 연결성을 분석하는 단계는, 상기 센서 노드와 상기 중계 노드 간의 통신 환경을 모델링하는 단계 및 모델링된 결과를 분석하여 상기 센서 노드와 상기 중계 노드 간의 통신 연결성을 분석하는 단계를 포함하되, 상기 통신 환경을 모델링하는 단계는, 상기 센서 노드와 상기 중계 노드가 연결된 환경 상에서, 상기 센서 노드와 상기 중계 노드 간에 송수신되는 신호에 영향을 주는 감쇄 요인을 하나 이상 반영하여 모델링한다.
일 실시 예에서, 상기 감쇄 요인은, 자유 공간 상의 감쇄, 강우에 의한 감쇄, 수목차폐에 의한 감쇄 및 회절 감쇄 중 어느 하나일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 자유 공간 상의 감쇄는, 통신 주파수 및 통신 거리에 따른 감쇄이고, 상기 강우에 의한 감쇄는, 강수량에 따른 감쇄이고, 상기 수목차폐에 의한 감쇄는, 수목 지형 및 통신 경로 거리에 따른 감쇄이고, 상기 회절 감쇄는, 장애물 및 지형에 따른 감쇄일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 통신 환경을 모델링하는 단계는, 상기 감쇄 요인에 따른 파라미터를 계산하고, 계산된 파라미터를 근거로 상기 통신 환경을 모델링할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 통신 환경을 모델링하는 단계는, 상기 센서 노드 및 상기 중계 노드 간의 거리를 판단하는 단계, 상기 통신 환경 상의 가시선(Line Of Sight) 여부를 판단하는 단계, 상기 통신 환경 상의 강우 여부를 판단하는 단계 및 상기 통신 환경 상의 수목차폐 여부를 판단하는 단계를 포함하되, 상기 판단하는 단계 각각은, 판단 결과에 따라 상기 감쇄 요인을 모델링에 반영할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 통신 연결성을 분석하는 단계는, 상기 모델링된 결과를 근거로 상기 통신 환경의 감쇄량을 산출하는 단계, 산출된 감쇄량을 근거로 상기 통신 환경의 수신 감도를 산출하는 단계 및 산출된 수신 감도를 기설정된 기준과 비교하여, 상기 통신 환경의 통신 연결성을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 중계 노드의 배치 위치를 결정하는 단계는, 상기 분석된 결과를 근거로 상기 센서 노드와 상기 중계 노드 간의 홉(Hop) 평균치를 산출하고, 산출된 홉 평균치를 기설정된 평균치와 비교한 결과에 따라 상기 중계 노드의 배치 위치를 결정할 수 있다.
본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법 및 중계 노드 배치 위치 결정 방법은, 무선통신에 영향을 주는 외부 환경적 요소를 고려하여 통신 환경의 연결성을 분석함으로써, 정확한 통신 연결성 분석이 이루어질 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법 및 중계 노드 배치 위치 결정 방법은, 센서 노드와 중계 노드 간의 통신 연결성을 분석하여, 중계 노드의 적절한 배치 위치를 결정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 구성 장비를 나타낸 구성도.
도 2는 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 구성 연결을 나타낸 구성도.
도 3은 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법의 순서를 나타낸 순서도.
도 4는 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 통신 환경의 예시를 나타낸 예시도.
도 5는 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 통신 환경의 모델링 개념을 나타낸 예시도.
도 6은 도 3에 도시된 연결성 분석 방법의 실시 예에 따른 순서를 나타낸 순서도 1.
도 7은 도 6에 도시된 연결성 분석 방법의 실시 예에 따른 구체적인 순서를 나타낸 순서도.
도 8은 도 3에 도시된 연결성 분석 방법의 실시 예에 따른 순서를 나타낸 순서도 2.
도 9는 도 8에 도시된 연결성 분석 방법의 실시 예에 따른 구체적인 순서를 나타낸 순서도.
도 10은 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 중계 노드 배치 위치 결정 방법의 순서를 나타낸 순서도.
도 11은 도 10에 도시된 중계 노드 배치 위치 결정 방법의 실시 예에 따른 순서를 나타낸 순서도.
도 12는 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 중계 노드 배치 위치 결정 방법의 배치 위치 결정의 개념을 나타낸 예시도.
도 2는 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 구성 연결을 나타낸 구성도.
도 3은 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법의 순서를 나타낸 순서도.
도 4는 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 통신 환경의 예시를 나타낸 예시도.
도 5는 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 통신 환경의 모델링 개념을 나타낸 예시도.
도 6은 도 3에 도시된 연결성 분석 방법의 실시 예에 따른 순서를 나타낸 순서도 1.
도 7은 도 6에 도시된 연결성 분석 방법의 실시 예에 따른 구체적인 순서를 나타낸 순서도.
도 8은 도 3에 도시된 연결성 분석 방법의 실시 예에 따른 순서를 나타낸 순서도 2.
도 9는 도 8에 도시된 연결성 분석 방법의 실시 예에 따른 구체적인 순서를 나타낸 순서도.
도 10은 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 중계 노드 배치 위치 결정 방법의 순서를 나타낸 순서도.
도 11은 도 10에 도시된 중계 노드 배치 위치 결정 방법의 실시 예에 따른 순서를 나타낸 순서도.
도 12는 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 중계 노드 배치 위치 결정 방법의 배치 위치 결정의 개념을 나타낸 예시도.
본 명세서에 개시된 발명은 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법 및 중계 노드 배치 위치 결정 방법에 적용될 수 있다. 그러나 본 명세서에 개시된 기술은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 네트워크 시스템, 네트워크 시스템의 구축 방법에 적용될 수 있고, 특히 센서 노드 및 중계 노드를 이용하는 전장 네트워크 시스템 및 전장 네트워크 시스템의 구축 방법 등에 유용하게 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하에서는, 도 1 내지 도 12를 참조하여, 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법 및 중계 노드 배치 위치 결정 방법을 설명한다.
도 1은 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 구성 장비를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 구성 연결을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법의 순서를 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 통신 환경의 예시를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 통신 환경의 모델링 개념을 나타낸 예시도이다.
도 6은 도 3에 도시된 연결성 분석 방법의 실시 예에 따른 순서를 나타낸 순서도 1이다.
도 7은 도 6에 도시된 연결성 분석 방법의 실시 예에 따른 구체적인 순서를 나타낸 순서도이다.
도 8은 도 3에 도시된 연결성 분석 방법의 실시 예에 따른 순서를 나타낸 순서도 2이다.
도 9는 도 8에 도시된 연결성 분석 방법의 실시 예에 따른 구체적인 순서를 나타낸 순서도이다.
도 10은 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 중계 노드 배치 위치 결정 방법의 순서를 나타낸 순서도이다.
도 11은 도 10에 도시된 중계 노드 배치 위치 결정 방법의 실시 예에 따른 순서를 나타낸 순서도이다.
도 12는 본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 중계 노드 배치 위치 결정 방법의 배치 위치 결정의 개념을 나타낸 예시도이다.
본 명세서에 개시된 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법 및 중계 노드 배치 위치 결정 방법은, 배치된 위치에서 표적을 탐지하는 센서 노드 및 상기 센서 노드로부터 탐지 정보를 전달받아, 수신 대상으로 전달하는 중계 노드를 포함하는 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법 및 중계 노드 배치 위치 결정 방법일 수 있다.
상기 네트워크 시스템(500)의 구성은, 도 1에 도시된 바와 같은 구성을 포함하여 이루어질 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같은 형태로 이루어질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같은 상기 센서 노드(100)는, 배치된 위치에서 침입하는 표적을 탐지하는 역할을 하며 근거리 무선통신을 통해 탐지정보를 상기 중계 노드(200)에 전달하고, 상기 중계 노드(200)는, 상기 센서 노드(100)와 C2 단말기(300) 간 중계 역할을 하며 장거리 무선통신을 통해 탐지정보를 상기 C2 단말기(300)로 전달하고, 상기 C2 단말기(300)는, 모니터링 장소에 설치되며 센서필드 상황을 도시하고 제어한다.
상기 센서 노드(100)는, 감시 경계용, 또는 정찰용 센서 노드일 수 있고, 상기 C2 단말기(300)는, 지휘소용 단말 또는 휴대용 단말일 수 있다.
상기 네트워크 시스템(500)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 센서 노드(100) 및 상기 중계 노드(200)를 포함하되, 상기 C2 단말기(300)를 더 포함할 수 있으며, 상기 센서 노드(100) 및 상기 중계 노드(200)는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 네트워크 시스템(500)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 센서 노드 간, 센서 노드와 중계 노드 간, 중계 노드와 중계 노드 간에 무선통신으로 연결된다.
이하, 본 명세서에 개시된 상기 연결성 분석 방법의 실시 예를 설명한다.
상기 네트워크 시스템(500)의 상기 연결성 분석 방법은, 상기 노드 간의 연결 중, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 통신 환경의 연결성을 분석하는 방법일 수 있다.
상기 연결성 분석 방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 통신 환경을 모델링하는 단계(S10) 및 모델링된 결과를 분석하여 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 통신 연결성을 분석하는 단계(S20)를 포함한다.
상기 연결성 분석 방법은, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 통신 환경을 모델링하는 단계(S10) 및 모델링된 결과를 분석하여 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 통신 연결성을 분석하는 단계(S20)를 포함하되, 상기 통신 환경을 모델링하는 단계(S10)는, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계노드(200)가 연결된 환경 상에서, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간에 송수신되는 신호에 영향을 주는 감쇄 요인을 하나 이상 반영하여 모델링한다.
상기 통신 환경을 모델링하는 단계(S10)는, 상기 통신 연결성을 분석하는 단계(S20)에서 상기 통신 연결성을 분석하기 위해, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 상기 통신 환경을 모델링한다.
상기 통신 환경을 모델링하는 단계(S10)는, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간에 연결된 무선통신의 환경을 모델링할 수 있다.
상기 통신 환경을 모델링하는 단계(S10)는, 도 4에 도시된 바와 같은 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간에 연결된 무선통신의 환경을 모델링할 수 있다.
상기 통신 환경을 모델링하는 단계(S10)는, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간에 연결된 무선통신의 환경을 수학적 파라미터로 나타내어 모델링할 수 있다.
상기 통신 환경을 모델링하는 단계(S10)는, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간에 연결된 무선통신의 환경을 수학적 파라미터로 나타내어 모델링하되, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간에 송수신되는 신호에 영향을 주는 감쇄 요인을 하나 이상 반영하여 모델링할 수 있다.
즉, 상기 통신 환경을 모델링하는 단계(S10)는, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간에 연결된 무선통신의 환경 상에서, 상호간에 송수신되는 신호에 영향을 주는 상기 감쇄 요인을 수학적 파라미터로 나타내어, 이를 모델링에 반영하게 될 수 있다.
상기 감쇄 요인은, 자유 공간 상의 감쇄, 강우에 의한 감쇄, 수목차폐에 의한 감쇄 및 회절 감쇄 중 어느 하나일 수 있다.
즉, 상기 통신 환경을 모델링하는 단계(S10)는, 상기 자유 공간 상의 감쇄, 상기 강우에 의한 감쇄, 상기 수목차폐에 의한 감쇄 및 상기 회절 감쇄 중 하나 이상을 상기 통신 환경의 모델링에 반영하게 될 수 있다.
상기 자유 공간 상의 감쇄는, 통신 주파수 및 통신 거리에 따른 감쇄이고, 상기 강우에 의한 감쇄는, 강수량에 따른 감쇄이고, 상기 수목차폐에 의한 감쇄는, 수목 지형 및 통신 경로 거리에 따른 감쇄이고, 상기 회절 감쇄는, 장애물 및 지형에 따른 감쇄일 수 있다.
상기 자유 공간 상의 감쇄는, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간에 연결된 무선통신의 환경상에서 상호간에 송수신되는 신호의 특성 및 통신 환경의 특성에 의한 감쇄 요인으로, 송수신되는 신호의 주파수 및 통신 거리를 파라미터로 할 수 있다.
상기 강우에 의한 감쇄는, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간에 연결된 무선통신의 환경상에서의 강우에 의한 감쇄 요인으로, 강수량을 파라미터로 할 수 있다.
상기 수목차폐에 의한 감쇄는, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간에 연결된 무선통신의 환경상에서의 수목 지형에 의한 감쇄 요인으로, 수목 지형에서의 최대 감쇄량, 수목 지형에서의 전파 경로거리 및 단위 거리별 전파 감쇄량을 파라미터로 할 수 있다.
상기 회절 감쇄는, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간에 연결된 무선통신의 환경상에서의 장애물 및 지형에 의한 감쇄 요인으로, 상호간에 송수신되는 신호의 경로에 대한 회절 손실 및 구면 회절 손실을 파라미터로 할 수 있다.
상기 통신 환경을 모델링하는 단계(S10)는, 상기 감쇄 요인에 따른 파라미터를 계산하고, 계산된 파라미터를 근거로 상기 통신 환경을 모델링할 수 있다.
상기 통신 환경을 모델링하는 단계(S10)가 상기 감쇄 요인에 따른 파라미터를 계산하고, 계산된 파라미터를 근거로 상기 통신 환경을 모델링하는 개념은 도 5에 도시된 바와 같다.
즉, 상기 통신 환경을 모델링하는 단계(S10)는, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 상기 통신 환경을 수학적 파라미터로 모델링하되, 상기 통신 환경 상에서의 상기 자유 공간 상의 감쇄, 상기 강우에 의한 감쇄, 상기 수목차폐에 의한 감쇄 및 상기 회절 감쇄 중 하나 이상의 감쇄 요인에 따른 파라미터를 계산하고, 계산된 파라미터를 반영하여 상기 통신 환경을 모델링하게 될 수 있다.
상술한 바와 같은 실시 예에 따른 상기 통신 환경을 모델링하는 단계(S10)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 센서 노드(100) 및 상기 중계 노드(200) 간의 거리를 판단하는 단계(S11), 상기 통신 환경 상의 가시선(Line Of Sight) 여부를 판단하는 단계(S12), 상기 통신 환경 상의 강우 여부를 판단하는 단계(S13) 및 상기 통신 환경 상의 수목차폐 여부를 판단하는 단계(S14)를 포함하되, 상기 판단하는 단계(S11 내지 S14) 각각은, 판단 결과에 따라 상기 감쇄 요인을 모델링에 반영할 수 있다.
상기 센서 노드(100) 및 상기 중계 노드(200) 간의 거리를 판단하는 단계(S11)는, 상기 센서 노드(100) 및 상기 중계 노드(200) 간의 거리를 판단하여, 상기 감쇄 요인 중 상기 자유 공간 상의 감쇄를 상기 통신 환경의 모델링에 반영하는 단계일 수 있다.
상기 센서 노드(100) 및 상기 중계 노드(200) 간의 거리를 판단하는 단계(S11)는, 상기 센서 노드(100) 및 상기 중계 노드(200) 간의 거리를 판단하고, 판단 결과를 기설정된 최대 거리와 비교하여, 상기 판단 결과가 상기 기설정된 최대 거리보다 작은 경우, 상기 센서 노드(100) 및 상기 중계 노드(200) 간의 연결성이 확보된 것으로 판단하여, 상기 자유 공간 상의 감쇄를 상기 통신 환경의 모델링에 반영할 수 있다.
상기 통신 환경 상의 가시선(Line Of Sight) 여부를 판단하는 단계(S12)는, 상기 통신 환경상에 가시선 존재 여부를 판단하여, 상기 감쇄 요인 중 상기 회절 감쇄를 상기 통신 환경의 모델링에 반영하는 단계일 수 있다.
상기 통신 환경 상의 가시선(Line Of Sight) 여부를 판단하는 단계(S12)는, 상기 통신 환경 상에 상기 가시선의 존재 여부를 판단하고, 판단 결과 상기 가시선이 존재하지 않는 경우, 상기 회절 감쇄를 상기 통신 환경의 모델링에 반영할 수 있다.
상기 통신 환경 상의 강우 여부를 판단하는 단계(S13)는, 상기 통신 환경 상의 강우 여부를 판단하여, 상기 감쇄 요인 중 상기 강우에 의한 감쇄를 상기 통신 환경의 모델링에 반영하는 단계일 수 있다.
상기 통신 환경 상의 강우 여부를 판단하는 단계(S13)는, 상기 통신 환경 상의 강우 여부를 판단하고, 판단 결과 상기 통신 환경 상에 강우가 존재하는 경우, 상기 강우에 의한 감쇄를 상기 통신 환경의 모델링에 반영할 수 있다.
상기 통신 환경 상의 수목차폐 여부를 판단하는 단계(S14)는, 상기 통신 환경 상의 수목차폐 여부를 판단하여, 상기 감쇄 요인 중 상기 수목차폐에 의한 감쇄를 상기 통신 환경의 모델링에 반영하는 단계일 수 있다.
상기 통신 환경 상의 수목차폐 여부를 판단하는 단계(S14)는, 상기 통신 환경 상의 수목차폐 여부를 판단하고, 판단 결과 상기 통신 환경 상에 수목이 존재하는 경우, 상기 수목차폐에 의한 감쇄를 상기 통신 환경의 모델링에 반영할 수 있다.
상기 통신 연결성을 분석하는 단계(S20)는, 상기 통신 환경을 모델링하는 단계(S10)에서 모델링된 결과를 분석하여 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 통신 연결성을 분석한다.
상기 통신 연결성을 분석하는 단계(S20)는, 상기 모델링된 결과를 근거로 상기 통신 환경의 감쇄량을 산출하고, 산출된 감쇄량을 근거로 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 상기 통신 환경의 통신 연결성을 판단할 수 있다.
상기 통신 연결성을 분석하는 단계(S20)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 모델링된 결과를 근거로 상기 통신 환경의 감쇄량을 산출하는 단계(S21), 산출된 감쇄량을 근거로 상기 통신 환경의 수신 감도를 산출하는 단계(S22) 및 산출된 수신 감도를 기설정된 기준과 비교하여, 상기 통신 환경의 통신 연결성을 판단하는 단계(S23)를 포함할 수 있다.
상기 모델링된 결과를 근거로 상기 통신 환경의 감쇄량을 산출하는 단계(S21)는, 상기 통신 환경을 수학적 파라미터로 모델링한 상기 모델링된 결과를 근거로, 상기 센서 노드와 상기 중계 노드 간의 상기 통신 환경의 감쇄량을 산출할 수 있다.
상기 산출된 감쇄량을 근거로 상기 통신 환경의 수신 감도를 산출하는 단계(S22)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 통신 환경의 송신 감도에서 상기 산출된 감쇄량를 감산하여 상기 수신 감도를 산출할 수 있다.
상기 수신 감도는, 상기 통신 환경 상에서 송수신되는 신호의 수신 감도를 의미할 수 있다.
즉, 상기 산출된 감쇄량을 근거로 상기 통신 환경의 수신 감도를 산출하는 단계(S22)는, 상기 통신 환경 상에서 상기 센서 노드와 상기 중계 노드 간에 송수신되는 신호의 수신 감도를 산출하게 될 수 있다.
상기 산출된 수신 감도를 기설정된 기준과 비교하여, 상기 통신 환경의 통신 연결성을 판단하는 단계(S23)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 산출된 수신 감도를 상기 기설정된 기준과 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 통신 환경의 상기 통신 연결성을 판단할 수 있다.
상기 기설정된 기준은, 상기 통신 환경의 통신 연결성을 판단하는 기준으로, 상기 통신 환경상에서 송수신되는 신호의 적정 감도 기준을 의미할 수 있다.
즉, 상기 산출된 수신 감도가 상기 기설정된 기준 이상인 경우, 상기 통신 연결성이 양호하다고 판단하게 될 수 있고, 상기 산출된 수신 감도가 상기 기설정된 기준 미만인 경우, 상기 통신 연결성이 양호하지 않다고 판단하게 될 수 있다.
상기 산출된 수신 감도를 기설정된 기준과 비교하여, 상기 통신 환경의 통신 연결성을 판단하는 단계(S23)는, 상기 산출된 수신 감도가 상기 기설정된 기준 이상인 경우, 상기 통신 환경의 상기 통신 연결성이 확보(양호)되었다고 판단할 수 있다.
상기 산출된 수신 감도를 기설정된 기준과 비교하여, 상기 통신 환경의 통신 연결성을 판단하는 단계(S23)는, 상기 산출된 수신 감도가 상기 기설정된 기준 미만인 경우, 상기 통신 환경의 상기 통신 연결성이 미확보(미양호)되었다고 판단할 수 있다.
이하, 본 명세서에 개시된 상기 중계 노드 배치 위치 결정 방법의 실시 예를 설명하되, 앞서 설명한 상기 연결성 분석 방법과 중복되는 내용은 생략한다.
상기 네트워크 시스템(500)의 상기 중계 노드 배치 위치 결정 방법은, 상기 노드 간의 연결 중, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 통신 환경의 연결성을 분석하여, 상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정하는 방법일 수 있다.
상기 중계 노드 배치 위치 결정 방법은, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 통신 연결성을 분석하는 단계(S100) 및 분석된 결과를 근거로 상기 중계 노드의 배치 위치를 결정하는 단계(S200)를 포함한다.
상기 중계 노드 배치 위치 결정 방법은, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 통신 연결성을 분석하는 단계(S100) 및 분석된 결과를 근거로 상기 중계 노드의 배치 위치를 결정하는 단계(S200)를 포함하되, 상기 통신 연결성을 분석하는 단계(S100)는, 앞서 설명한 상기 연결성 분석 방법과 같이, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 통신 환경을 모델링하는 단계(S10) 및 모델링된 결과를 분석하여 상기 센서 노드와 상기 중계 노드 간의 통신 연결성을 분석하는 단계(S20)를 포함하되, 상기 통신 환경을 모델링하는 단계(S10)는, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200)가 연결된 무선통신 환경 상에서, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간에 송수신되는 신호에 영향을 주는 감쇄 요인을 하나 이상 반영하여 모델링한다.
즉, 상기 통신 연결성을 분석하는 단계(S100)는, 앞서 설명한 상기 연결성 분석 방법일 수 있고, 상기 중계 노드 배치 위치 결정 방법은, 앞서 설명한 상기 연결성 분석 방법을 포함하여 상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정하는 방법일 수 있다.
상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 통신 연결성을 분석하는 단계(S100) 및 분석된 결과를 근거로 상기 중계 노드의 배치 위치를 결정하는 단계(S200)를 포함하는 상기 중계 노드 배치 위치 결정 방법은, 도 11에 도시된 바와 같은 순서로 이루어질 수 있다.
상기 중계 노드 배치 위치 결정 방법은, 먼저, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 통신 연결성을 분석하는 단계(S100) 전에 상기 센서 노드(100)의 통신 가능 범위를 분석하는 커버리지 분석을 할 수 있다.
상기 센서 노드(100)의 커버리지 분석은, 상기 센서 노드(100)를 배치한 위치에서 상기 센서 노드(100)의 통신 가능 범위를 분석하여, 상기 센서 노드(100)가 상기 중계 노드(200)와 통신 가능한지 여부를 분석할 수 있다.
상기 센서 노드(100)의 커버리지를 분석하여, 상기 센서 노드(100)의 배치 위치가 결정되면, 상기 통신 연결성을 분석하는 단계(S100)를 수행하여, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 상기 통신 연결성을 분석할 수 있다.
상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정하는 단계(S200)는, 상기 중계 노드(200) 간의 통신 연결성을 분석하는 단계(S100)에서 분석된 결과를 근거로 상기 네트워크 시스템(500) 상에서의 상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정할 수 있다.
상기 중계 노드의 배치 위치를 결정하는 단계(S200)는, 상기 분석된 결과를 근거로 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 홉(Hop) 평균치를 산출하고, 산출된 홉 평균치를 기설정된 평균치와 비교한 결과에 따라 상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정할 수 있다.
여기서, 상기 홉 평균치는, 상기 센서 노드(100)에서 전송되는 전파가 전리층에서 한번 반사되어, 상기 중계 노드(200)로 도달하는 전파를 의미하는 홉(Hop) 전파의 평균치를 의미하고, 상기 기설정된 평균치는, 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200)의 이전 최소 홉 평균치가 기설정된 기준, 또는 임의로 설정된 홉 평균치의 기준을 의미할 수 있다.
상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정하는 단계(S200)는, 상기 중계 노드(200) 간의 통신 연결성을 분석하는 단계(S100)에서 상기 통신 연결성이 확보된 것으로 판단된 경우, 상기 분석된 결과를 근거로 상기 센서 노드(100)와 상기 중계 노드(200) 간의 홉(Hop) 평균치를 산출하고, 산출된 홉 평균치를 기설정된 평균치와 비교한 결과에 따라 상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정할 수 있다.
상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정하는 단계(S200)는, 상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정한 경우, 현재의 배치 위치를 상기 중계 노드(200)의 최종 배치 위치로 결정할 수 있다.
상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정하는 단계(S200)는, 상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정한 경우, 현재의 배치 위치를 상기 중계 노드(200)의 최종 배치 위치로 결정할 수도 있고, 또는 하나 이상의 배치 위치 후보의 우선순위를 판단하여 상기 중계 노드(200)의 최종 배치 위치를 결정할 수도 있다.
상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정하는 단계(S200)는, 상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정한 경우, 현재의 배치 위치를 저장하고, 이후 상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 변경해서 동일한 절차를 수행하고, 상기 중계 노드(200)의 위치 변경을 모두 수행한 후, 상기 중계 노드(200)의 배치 위치 정보 존재 여부에 따라 최종 배치 위치를 결정할 수 있다.
상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정하는 단계(S200)는, 상기 중계 노드(200) 간의 통신 연결성을 분석하는 단계(S100)에서 상기 통신 연결성이 확보되지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 재결정할 수 있다.
이 경우, 상기 중계 노드(200)의 위치가 이동 가능한지 여부를 판단하여, 이동 가능하면 상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 현 배치 위치에서 다른 곳으로 이동시키고, 이동이 불가능하면, 상기 통신 연결성이 확보될 수 있는 중계 노드(200)의 위치 존재 유무를 확인할 수 있다.
상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정하는 단계(S200)는, 상기 산출된 홉 평균치를 상기 기설정된 평균치와 비교한 결과, 상기 산출된 홉 평균치가 상기 기설정된 평균치 이상인 경우, 상기 중계 노드(200)의 현 배치 위치가 적절하다고 판단하여, 상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정할 수 있다.
상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정하는 단계(S200)는, 상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정한 경우, 현재의 배치 위치를 저장하고, 이후 상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 변경해서 동일한 절차를 수행하고, 상기 중계 노드(200)의 위치 변경을 모두 수행한 후, 상기 중계 노드(200)의 배치 위치 정보 존재 여부에 따라 최종 배치 위치를 결정할 수 있는데, 바람직하게는 상기 산출된 홉 평균치가 1에 가장 가까운 배치 위치를 최종 배치 위치로 결정할 수 있다..
상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 결정하는 단계(S200)는, 상기 산출된 홉 평균치를 상기 기설정된 평균치와 비교한 결과, 상기 산출된 홉 평균치가 상기 기설정된 평균치 미만인 경우, 상기 중계 노드(200)의 현 배치 위치가 부적절하다고 판단하여, 상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 재결정할 수 있다.
이 경우, 상기 중계 노드(200)의 위치가 이동 가능한지 여부를 판단하여, 이동 가능하면 상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 현 배치 위치에서 다른 곳으로 이동시키고, 이동이 불가능하면, 상기 통신 연결성이 확보될 수 있는 중계 노드(200)의 위치 존재 유무를 확인할 수 있다.
상기 중계 노드(200)의 배치 위치를 찾는 방법은, 상기와 같이 상기 중계 노드(200)가 배치될 수 있는 모든 후보 지역을 이동하면서 찾을 수 있고, 또는 도 12에 도시된 바와 같이, 최초 중계 노드 위치를 후보지역 중점이나 무게중심으로 설정하고, 그 지점을 중심으로 시계방향으로 이동하면서 최적의 위치를 찾을 수 있는데, 이 경우, 임계값을 사전에 정의하여 설정하고, 임계값 조건을 만족하는 지점을 상기 중계 노드(200)의 위치로 지정하면, 상기 중계 노드(200)의 위치를 결정하는 시간을 단축시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상 및 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 센서 노드
200: 중계 노드
300: C2 단말기 500: 네트워크 시스템
300: C2 단말기 500: 네트워크 시스템
Claims (8)
- 배치된 위치에서 표적을 탐지하는 센서 노드; 및
상기 센서 노드로부터 탐지 정보를 전달받아, 수신 대상으로 전달하는 중계 노드;를 포함하는 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법에 있어서,
상기 센서 노드와 상기 중계 노드 간의 통신 환경을 모델링하는 단계; 및
모델링된 결과를 분석하여 상기 센서 노드와 상기 중계 노드 간의 통신 연결성을 분석하는 단계;를 포함하되,
상기 통신 환경을 모델링하는 단계는,
상기 센서 노드와 상기 중계 노드가 연결된 환경 상에서, 상기 센서 노드와 상기 중계 노드 간에 송수신되는 신호에 영향을 주는 감쇄 요인을 하나 이상 반영하여 모델링하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 감쇄 요인은,
자유 공간 상의 감쇄, 강우에 의한 감쇄, 수목차폐에 의한 감쇄 및 회절 감쇄 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법. - 제2 항에 있어서,
상기 자유 공간 상의 감쇄는,
통신 주파수 및 통신 거리에 따른 감쇄이고,
상기 강우에 의한 감쇄는,
강수량에 따른 감쇄이고,
상기 수목차폐에 의한 감쇄는,
수목 지형 및 통신 경로 거리에 따른 감쇄이고,
상기 회절 감쇄는,
장애물 및 지형에 따른 감쇄인 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 통신 환경을 모델링하는 단계는,
상기 감쇄 요인에 따른 파라미터를 계산하고, 계산된 파라미터를 근거로 상기 통신 환경을 모델링하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 통신 환경을 모델링하는 단계는,
상기 센서 노드 및 상기 중계 노드 간의 거리를 판단하는 단계;
상기 통신 환경 상의 가시선(Line Of Sight) 여부를 판단하는 단계;
상기 통신 환경 상의 강우 여부를 판단하는 단계; 및
상기 통신 환경 상의 수목차폐 여부를 판단하는 단계;를 포함하되,
상기 판단하는 단계 각각은,
판단 결과에 따라 상기 감쇄 요인을 모델링에 반영하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 통신 연결성을 분석하는 단계는,
상기 모델링된 결과를 근거로 상기 통신 환경의 감쇄량을 산출하는 단계;
산출된 감쇄량을 근거로 상기 통신 환경의 수신 감도를 산출하는 단계; 및
산출된 수신 감도를 기설정된 기준과 비교하여, 상기 통신 환경의 통신 연결성을 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템의 연결성 분석 방법. - 배치된 위치에서 표적을 탐지하는 센서 노드; 및
상기 센서 노드로부터 탐지 정보를 전달받아, 수신 대상으로 전달하는 중계 노드;를 포함하는 네트워크 시스템의 중계 노드 배치 위치 결정 방법에 있어서,
상기 센서 노드와 상기 중계 노드 간의 통신 연결성을 분석하는 단계; 및
분석된 결과를 근거로 상기 중계 노드의 배치 위치를 결정하는 단계;를 포함하되,
상기 통신 연결성을 분석하는 단계는,
제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항의 연결성 분석 방법인 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템의 중계 노드 배치 위치 결정 방법. - 제7 항에 있어서,
상기 중계 노드의 배치 위치를 결정하는 단계는,
상기 분석된 결과를 근거로 상기 센서 노드와 상기 중계 노드 간의 홉(Hop) 평균치를 산출하고, 산출된 홉 평균치를 기설정된 평균치와 비교한 결과에 따라 상기 중계 노드의 배치 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템의 중계 노드 배치 위치 결정 방법.
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| CN111800841A (zh) * | 2019-04-08 | 2020-10-20 | Oppo广东移动通信有限公司 | 中继功能控制方法及相关装置 |
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